Fotovoltaické (FV) články sa zvyčajne vyrábajú z polovodičových materiálov, ako je kremík, a majú kladné aj záporné elektródy. Pri vystavení slnečnému žiareniu dochádza k fotovoltaickému efektu, ktorý okamžite premieňa svetelnú energiu na elektrickú energiu vo forme jednosmerného prúdu (DC). Táto elektrina sa môže buď ukladať v batériách, alebo sa môže premeniť na striedavý prúd (AC) pomocou meniča, aby sa uspokojili rôzne energetické potreby. FV články sa často zapájajú sériovo alebo paralelne a tvoria moduly, ktoré sa potom zostavujú do polí pre väčšie energetické výstupy.
1. Hliníkové články s zadným povrchovým poľom (BSF)
Štruktúra a princíp
Články BSF sú bežným typom solárnych článkov, ktoré používajú hliníkový povlak ako zadnú elektródu. Ten vytvára zadné elektrické pole, ktoré pomáha tlačiť elektróny na zadnú elektródu, čím sa zvyšuje účinnosť premeny energie. Výrobný proces zahŕňa dopovanie kremíkového povrchu fosforom na vytvorenie oblasti typu N, nanesenie filmu alebo povlaku na vytvorenie oblasti typu P na prednej strane a vytvorenie pn prechodu. Nakoniec sa pridajú kovové mriežky na zber prúdu.
História vývoja
Bunky BSF, prvýkrát navrhnuté v roku 1973, boli najstaršou komerčne dostupnou štruktúrou kryštalických kremíkových článkov. Do roku 2016 predstavovali viac ako 90 % podielu na trhu.
Výhody
Bunky BSF sa vyznačujú svojou jednoduchosťou, nákladovou efektívnosťou a vyspelou technológiou.
2. PERC články
Pôvod pomenovania
PERC je skratka pre pasivovaný emitor a zadnú bunku.
Proces a výkon
Technológia PERC, ktorá stavia na tradičných článkoch BSF, pridáva dva kľúčové kroky: pasiváciu zadného povrchu a laserové otvorenie, čím sa výrazne zvyšuje účinnosť. Výrobný proces zahŕňa čistenie a textúrovanie doštičiek, difúziu na vytvorenie pn prechodov, laserové dopovanie pre selektívne emitory, zadnú pasiváciu, laserové vŕtanie, sieťotlač, spekanie a testovanie.
Výhody
PERC články sa vyznačujú jednoduchou štruktúrou, krátkym výrobným procesom a vysokou vyspelosťou zariadenia.
3. Heterojunkčné (HJT) bunky
Štruktúra
HJT články sú hybridné solárne články kombinujúce kryštalické kremíkové substráty a amorfné kremíkové filmy. Na heterojunkčnom rozhraní obsahujú vnútorné amorfné kremíkové vrstvy na pasiváciu predného a zadného povrchu. Symetrická štruktúra obsahuje kryštalický kremíkový substrát typu N, vrstvu amorfného kremíka Pi na strane smerujúcej k svetlu, vrstvu amorfného kremíka iN na zadnej strane a priehľadné elektródy a zbernice na oboch stranách. Ide o bifaciálne články.
Výhody
Bunky HJT sa vyznačujú vysokou účinnosťou, nízkou degradáciou, nízkym teplotným koeficientom, vysokou bifacialitou, zjednodušenými procesmi a vhodnosťou pre tenšie doštičky.
4. Bunky TOPCon
Technický princíp
Články TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) sú založené na princípe selektívneho nosiča náboja. Majú ultratenkú vrstvu oxidu kremíka a vrstvu dopovaného kremíka na zadnej strane, čím vytvárajú pasivovanú kontaktnú štruktúru. To znižuje rekombináciu povrchových a kovových kontaktov, čo vytvára významný potenciál pre zlepšenie účinnosti článkov N-PERT.
Funkcie procesu
Články TOPCon používajú kremíkové substráty typu N a vyžadujú minimálne zmeny na existujúcich výrobných linkách typu P, ako je napríklad pridanie zariadenia na difúziu bóru a nanášanie tenkých vrstiev. Eliminujú potrebu zadných otvorov a zarovnávania, čím zjednodušujú výrobu a zvyšujú kompatibilitu s procesmi článkov PERC a N-PERT.
Výhody
Články TOPCon vykazujú nízku degradáciu, vysokú bifacialitu a nízky teplotný koeficient, čo prináša vynikajúci výkon v solárnych elektrárňach.
5. Bunky IBC
Štruktúra a princíp
Bunky s prepletenými zadnými kontaktmi (IBC) presúvajú všetky mriežkové čiary predných elektród dozadu, čím sa pn prechody a kovové kontakty usporiadajú do prepleteného vzoru. To znižuje tieňovanie a zvyšuje absorpciu svetla. Bez kovových kontaktov na prednej strane poskytujú články IBC väčšiu aktívnu plochu pre konverziu fotónov.
Integrácia technológií
Bunky IBC sa môžu integrovať s inými technológiami, ako sú PERC, TOPCon, HJT a perovskit, čím sa vytvárajú pokročilé hybridné články ako „TBC“ (TOPCon-IBC) a „HBC“ (HJT-IBC).
Potenciál aplikácie
Vďaka svojmu esteticky príjemnému dizajnu sú IBC články vhodné pre fotovoltaiku integrovanú do budov (BIPV) a majú silný komerčný potenciál.
Záver
Každý typ fotovoltaického článku ponúka jedinečné výhody a zohráva kľúčovú úlohu v rozvoji technológií solárnej energie. Vďaka neustálym inováciám tieto technológie poháňajú rast a transformáciu fotovoltaického priemyslu.
